问题

为什么从恐龙灭绝至今,陆地上生活的动物没有进化出类似恐龙的大小体型?

回答
这个问题非常好,因为它触及了生物演化过程中几个关键的因素。简单来说,从恐龙灭绝至今,陆地上生活的动物没有进化出类似恐龙的大小体型,主要是因为地球环境发生了剧烈变化,资源分布发生了改变,以及其他生物的竞争与制约,这些因素共同作用,使得庞大体型不再是绝对的生存优势,甚至可能成为劣势。

下面我们来详细探讨这些原因:

1. 生存环境的剧烈变化:大规模灭绝事件的影响

KPg(白垩纪古近纪)灭绝事件是关键: 导致恐龙(非鸟恐龙)灭绝的最主要原因被认为是小行星撞击地球,引发了一系列灾难性的环境变化,包括:
全球性气温骤降: 撞击引发的尘埃和烟雾遮蔽了太阳,导致长期的“撞击冬天”,光合作用几乎停止。这对植物是毁灭性的打击,而植物是食物链的基础。
酸雨: 大气中的化学物质与水结合形成酸雨,进一步破坏植被和水体生态系统。
火灾: 撞击可能引发全球范围内的森林大火。
海平面变化和地质活动: 撞击还可能引发大规模的地质活动,改变海岸线和气候模式。

食物链的崩溃: 如此剧烈的环境变化导致了绝大多数生物的灭绝,尤其是大型植物和以它们为食的大型植食性恐龙。整个生态系统几乎被摧毁。
空缺的生态位: 恐龙曾占据了陆地上几乎所有的顶级掠食者和大型植食性动物的生态位。它们灭绝后,这些生态位变得空缺,为其他小型生物提供了演化的机会。

2. 大气成分和氧气含量的变化

恐龙时代(中生代)的大气氧气含量: 关于恐龙时代大气氧气含量的高低,科学界仍有争论,但普遍认为在部分时期,氧气含量可能比现在略高(可能在30%左右,而现在约21%)。较高的氧气含量可以支持更旺盛的新陈代谢,为大型动物提供能量。
恐龙灭绝后的变化: 在恐龙灭绝后的新生代,大气氧气含量波动,但总体上趋于稳定在21%左右。虽然氧气仍然足以维持大型动物的生存,但它不再是支持超大型体型的“额外优势”。
呼吸效率的限制: 尽管哺乳动物和鸟类在呼吸系统上比爬行动物有很大的进步(例如鸟类有气囊系统),但随着体型增大,呼吸系统需要更有效地将氧气输送到全身各处。对于陆地动物而言,氧气供应仍然是一个潜在的限制因素,尤其是在需要高强度活动的情况下。

3. 能量获取和散热的挑战

获取足够食物的难度: 假设一个动物体型达到恐龙(如腕龙或霸王龙)的级别,它每天需要消耗惊人数量的食物才能维持生命活动和生长。在恐龙灭绝后的新生代,尤其是在初期,生态系统尚未完全恢复,要找到如此庞大的食物来源是极其困难的。
能量转化效率: 新生代的植物可能不如中生代的一些巨型植物那样“肥沃”或易于消化。哺乳动物的消化系统虽然高效,但要消化大量纤维素等植物性食物,仍然需要耗费大量能量。
散热问题: 庞大的体型意味着极高的体积与表面积之比。对于恒温动物(如哺乳动物和鸟类)来说,保持体温既需要产生热量,也需要有效地散发多余的热量,以防止过热。体型越大,散热的难度越大。恐龙如何调节体温(是恒温还是变温,或者有介于两者之间的机制)至今仍在研究,但它们可能拥有一些特殊的生理机制来应对庞大体型带来的散热挑战。新生代的哺乳动物虽然也在体型上有所发展(如巨型地懒、猛犸象、巨貘等),但它们通常也面临散热问题,并且可能受到气候和环境的限制。

4. 生物力学和骨骼结构的限制

重力与支撑: 随着体型增大,骨骼需要承受的压力呈指数级增长。要支撑一个像腕龙那样巨大的体重,需要极其粗壮的腿骨和强大的肌肉系统。这些骨骼的生长和维持需要大量的钙质和能量。
骨骼材料的强度限制: 虽然哺乳动物的骨骼(尤其是长骨)具有良好的强度和韧性,但当达到恐龙的体型时,骨骼材料的物理极限可能会成为一个制约因素。骨骼的密度、结构以及矿物质成分都需要非常特殊,才能承受如此巨大的压力。
肌肉力量与运动: 庞大的身体需要强大的肌肉来驱动,而肌肉的质量和数量也需要与体型相匹配。然而,肌肉的生长也需要能量和氧气,并且肌肉活动会产生大量热量。协调如此庞大的肌肉系统并使其高效运作,对身体的神经和循环系统提出了极高的要求。
脊椎动物的“摩尔定律”: 在生物演化中,并没有一个通用的“摩尔定律”说明体型可以无限增大。总会有各种限制因素,其中生物力学是重要的一个。

5. 竞争与生态位填充

哺乳动物和鸟类的崛起: 在恐龙灭绝后,原本体型较小的哺乳动物和鸟类得以繁衍和演化,它们在恐龙灭绝留下的生态位中找到了生存之道。
优势不再是“大”: 哺乳动物和鸟类在一些方面比恐龙更具优势,例如:
恒温(对哺乳动物和鸟类): 允许它们在更广泛的温度范围内活动,并在寒冷时期保持活力。
胎生和哺乳(对哺乳动物): 提高了幼崽的存活率。
飞行(对鸟类): 提供了逃避捕食者和寻找食物的独特优势,也使其能进入其他动物难以到达的区域。
更精细的行为和认知能力: 某些哺乳动物和鸟类演化出了更复杂的社会行为、学习能力和解决问题的能力,这在某些情况下比单纯的体型优势更重要。
“适者生存”的重新定义: 恐龙时代的“大即是美”的演化趋势,在恐龙灭绝后被“灵活、适应性强、高效”的趋势所取代。大型哺乳动物(如猛犸象、巨型地懒)也曾出现过,但它们的生存也受到环境变化和人类出现的双重压力而灭绝。

6. 演化时间尺度

恐龙统治了地球约1.65亿年: 恐龙能够进化出如此庞大的体型,是经过了漫长的时间积累的。
哺乳动物和鸟类崛起的时间相对较短: 从恐龙灭绝至今约6600万年,虽然这是一个相当长的时间,但对于一些宏观的演化趋势来说,可能还不足以再次出现类似恐龙的极端体型。
演化并非有明确的目标: 演化不是朝着某个特定方向(例如“变得更大”)前进的,而是对环境压力的被动反应。如果当前的环境更有利于中小型、灵活、高效的生物,那么演化就会朝着这个方向发展。

总结:

恐龙灭绝并非因为“体型太大”,而是因为它们无法适应那场灾难性的环境变化。而当它们消失后,地球的生存环境、大气组成、食物链结构都发生了根本性的改变。在这种新的环境下,庞大的体型不再是绝对的生存优势,甚至可能因为获取能量、散热、生物力学等方面的限制而成为劣势。哺乳动物和鸟类凭借其自身的演化优势(如恒温、飞行、繁殖策略等),在新生的生态位中找到了更适合自身的生存和演化路径,因此我们没有看到再次出现类似恐龙那样极端庞大体型的陆地动物。取而代之的是一个更加多样化、在不同尺度上都有成功的动物群落。

网友意见

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美国的大排量肌肉车很多,连出租车都是6.0L的,日本恨不得把车造成一个凳子那么大,拼了命的减小排量,


那么这是什么原因呢

答案就是,美国石油多,不差油,日本没有石油,不敢乱花。


这一点用在恐龙身上也适用,

那么恐龙比人类多了什么呢,

答案就是,氧气含量

侏罗纪的氧气占空气的百分之26,现在的氧气占百分之21,就这么,体型就这么大的差别。

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含氧量的原因,高赞回答已经分析了。对用肺呼吸的动物来说,含氧量大点小点没影响。高原牦牛还比平原黄牛壮呢。它只对昆虫有影响,昆虫用气门呼吸。所以石炭纪昆虫普遍大。

对于大陆更大的说法,这个不能苟同,因为恐龙最大的时代是在白垩纪前中期。侏罗纪时期的明星梁龙,平均体重才十吨,比巨犀小多了。

巨犀也是能拿的出手的,二十吨的体重力压中型蜥脚类。

恐龙真正碾压的年代是在白垩纪早中期。白垩纪才是恐龙最辉煌的年代。阿根廷龙,普尔塔龙,波塞冬龙,潮汐龙,这些巨型泰坦龙动辄50吨以上。

阿根廷龙和掠食者南方巨兽龙:

在白垩纪中期,也是泰坦巨龙频出的年代,地球大陆是这样分布的:

大陆的大小已经跟今天没啥两样了。

而最大的阿根廷龙在南美洲,巴塔哥尼亚那个地方。不是想象中的盘古大陆。

大概这么大个地方。

而最后的巨龙阿拉莫龙:



它是个特例,生活在马阶,白垩纪末期了,这个年代其他巨龙早都灭绝干净了。它分布在拉腊米迪亚,图中左边的地方:


大吗?并不大。

大陆面积,二氧化碳,氧气,这个确实不是直接因素。赞同高赞回答。但是温度可以影响降水和植被,这就能影响恐龙的食物。

高赞回答还提到军备竞赛,例如阿根廷龙——南巨龙,潮汐龙——鲨齿龙等,这个并不能说明啥,今天的动物照样有的。阿拉莫龙仍然是特例,因为它存在的年代大型鲨齿龙科全部灭绝,霸王龙又跟它没啥交集,但它仍然有阿根廷龙的体型。

之前

@好大一盆绿萝

在一个回答中提到,恐龙超越了咀嚼上限。即你能咽下去多少,决定了你能长大多少。哺乳动物要嚼,要反刍嚼好几遍,吃下去的总量有限。恐龙就会不断吃吃吃,嚼都不嚼,身体从上到下堆满食物,这就突破了一个上限。

第二,蜥行纲动物与合弓纲动物不同。不知道二叠纪发生了什么,合弓纲动物受激素调节,到了成年身体不再长大,除非病态。哺乳动物是这样,哺乳动物在二叠纪三叠纪的祖先也这样。蜥形纲的蜥蜴,王八,恐龙,都是终生长大。早期鸟类,渐新世之前,也是终生长大。后来也稳固了。虽然王八再长也比不过牛,但是对于大型动物来说,恐龙生长三四十年,总比大型哺乳动物十几年的成熟期长得时间多得多对吧?年龄越长,水平也就越高啊。

我认为最重要的一点,就是植被。巨龙繁盛的白垩纪早中期,地球气候温暖降水充沛,植物就茂密。从蕨类到裸子植物,这些高大的乔木都是巨龙的食物。在雨林的气候下,生态系统净初级生产力为每平方米每年两千克。每公顷每年生产20吨。巨型恐龙每天就要吃2.5吨,吃光一小片树林的节奏。扣去植物自身生长的消耗,流向下一级的最多为5吨。再扣去其他动物吃的,一头巨龙一天要吃一万平方米树林一年的产量。这还是按照热带雨林计算。按常绿阔叶林,这个数字乘以2-5。按落叶阔叶林,再乘以10。虽然恐龙时代植被跟现在不一样,但是生产力可以如此计算。要养活一头巨龙,需要几十平方千米,这还是生产力最高的木本植物算进去的情况下。但是看看现在,有几种大型哺乳动物能将生产力最高的木本植物利用好?雨林、落叶林,大片树叶没有大型动物去吃。能吃树叶的动物,例如大象和长颈鹿,都只吃嫩叶。嫩叶才多少有机质?现代哺乳动物的取食结构,远远无法支撑几十吨的体重。

雨林、阔叶林支撑不了,更不用说草原了。

始新世的巨犀,也是吃嫩叶,其最高体重上限为20吨,平均十吨多。这就是哺乳动物的取食结构能支撑的上限了。

新生代气候较中生代远为干旱寒冷,气温季节变化明显,植被本就比中生代稀疏。再加上哺乳动物不能充分利用植被,当然无法达到巨龙的体型。

巨龙类的灭绝,刚好是被子植物发展壮大的时期。白垩纪末期,栎树、山毛榉等乔木已经取代了裸子植物和蕨类植物,巨型恐龙不适应。恐龙不适应,哺乳动物也不适应。你见今天的乔木,几种哺乳动物吃得了?乔木高大不是理由,因为植食动物可以进化变高,但是哺乳动物都懒得进化去吃它。树叶是不可能吃的,这辈子都不可能吃,吃肉又不会,只能吃吃草,草的净生产力不够,所以不可能长得很大。

为什么被子植物吃不了?随着植物进化,有着强壮发达维管束的被子植物取代了不是那么发达的裸子和被子。强壮的维管束意味着不好消化。自己找片叶子,撕出叶脉,比草本植物强健多少?除了这些,被子植物还进化出了毒性(自我保护机制),对动物神经系统有害。所以长颈鹿、巨犀、大象都只能吃嫩叶。灵长类则是吃果子。不得不吃树叶的,例如树懒和树袋熊,不但行动迟缓,还傻逼乎乎的。植物进化了,恐龙也没办法。

这也是侏罗纪系列电影的硬伤,岛上不是青草地就是高大的被子植物。

所以,在寒冷干旱的新生代气候与被子植物进化的双重因素下,哺乳动物无法每天几吨得获取食物,也就长不了几十吨的体形。反过来说,树上的叶子可以吃的话,物质上就满足了恐龙体形的条件。

在海里没这些因素影响,新生代海洋生物,各种鲸类力压中生代大鱼龙。

还有人说胎生也是影响,这个我倒觉得无所谓,因为爬行动物出壳的时候,不也是蛋那么大的体积?肚子里满放得开是吧。可能卵生有一个作用,就是可以下了蛋就走,不需要培育后代。蜥脚类走得是R策略,因为吃得多需要不断迁徙,不能照顾后代,只能一窝窝得下,走到哪吃到哪下到哪,拼数量,让极少数个体长大。哺乳动物养成了照顾后代的习惯,就做不到恐龙吃了走这一点。

有位老师给我补充了一点,说动物都有大型化趋势,但是冰期会将其打断。这个很好理解,大型化也是填补生态位,但是冰期的来临使食物短缺,就会消灭一批过大的,这个是不可控因素。新生代冰期太频繁了。

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点出了掷矛术这个科技树之后,三十个雄性原始人足以横扫一切巨兽。

话说最差的捕猎部落凑个三十个雄性都是轻轻松松的。

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